Определяне на закона за скоростта от експериментални данни
Въведение:
В химическата кинетика, законът за скоростта изразява връзката между скоростта на реакцията и концентрациите на реагентите. Това е ключов елемент в разбирането на механизма на химичната реакция. Определянето на закона за скоростта може да бъде предизвикателство, но е от съществено значение за прогнозиране и контролиране на скоростта на реакцията. В тази статия, ще обсъдим поетапния процес на определяне на закона за скоростта от експериментални данни.
аз. Методът на началната ставка:
Методът на първоначалната скорост често се използва за определяне на закона за скоростта. Този метод включва измерване на началната скорост на реакцията при различни начални концентрации на реагентите, като същевременно се запазват други фактори, като температура и катализатор, постоянен. Чрез сравняване на началните скорости при различни концентрации, може да се определи редът на реакцията по отношение на всеки реагент.
А. Определяне на реда по отношение на реагент А:
За определяне на реда по отношение на реагент А, началната скорост на реакцията се измерва, като се променя концентрацията на А и се поддържа постоянна концентрацията на други реагенти. След това законът за скоростта се определя чрез сравняване на началните скорости на реакция при различни концентрации на А. Ако удвояването на концентрацията на А води до удвояване на първоначалната скорост, реакцията е от първи ред по отношение на А. Ако първоначалната ставка се учетвори, реакцията е от втори ред по отношение на А, и така нататък.
Б. Определяне на реда по отношение на реагент B:
по същия начин, редът по отношение на реагент B може да се определи с помощта на същия подход. Началната скорост на реакцията се измерва, като се променя концентрацията на B и се поддържа постоянна концентрацията на други реагенти. Чрез сравняване на началните скорости при различни концентрации на B, редът по отношение на B може да бъде установен.
° С. Определяне на общия ред на реакцията:
След като се определят поръчките по отношение на всеки реагент, общият ред на реакцията може да се изчисли чрез сумиране на отделните редове. Например, ако редът по отношение на A е 2 и редът по отношение на B е 1, общият ред на реакцията е 3.
II. Методът на началните ставки:
Друг метод за определяне на скоростния закон е методът на началните темпове. Този метод включва извършване на няколко реакции с различни начални концентрации на реагентите и измерване на началните скорости. Чрез сравняване на скоростите при различни концентрации, законът за скоростта може да бъде изведен.
А. Изграждане на графика:
Да се изведе законът на скоростта, като се използва методът на началните скорости, начертава се графика с началната скорост на реакцията (у-ос) спрямо първоначалната концентрация на всеки реагент (ос х). Наклонът на графиката предоставя информация за реда на реакцията по отношение на всеки реагент. Общият ред може да се определи чрез сумиране на отделните редове, получени от наклона.
Б. Определяне на скоростната константа:
След като законът и заповедите за ставката са определени, константата на скоростта може да се изчисли с помощта на експериментални данни и уравнението на скоростта. Константата на скоростта представлява скоростта на реакцията при определена температура.
Заключение:
Определянето на закона за скоростта от експериментални данни е решаващ процес за разбиране на кинетиката на химична реакция. Методът на първоначалната ставка и методът на първоначалните ставки са основните подходи, използвани за това определяне. Чрез измерване на началните скорости при различни концентрации на реагенти, могат да се установят редовете на реакцията, и константата на скоростта може да бъде изчислена. Това знание е безценно за прогнозиране и контролиране на скоростта на реакция, което от своя страна дава възможност за оптимизиране на химичните процеси.
